区块链技术在未来邮政速递业务中的应用研究

杜渐 钱哨

摘  要： 邮政速递物流很多情况下都存在的用户个人私密信息暴露、信息真实性欠缺、信用评价体系可信度差等若干问题，区块链技术对邮政速递业具备天然的耦合性。分析了一次完整的邮政速递业务中的货物运转的区块链业务模型，构建了邮政业速递应用区块链技术的一种构架模型，分析了基础数据层面中数据存储的结构算法，网络层中网络的结构模型，以及业务规则层中的技术管理逻辑框架和傳播机制。得出区块链技术一旦应用于邮政业，无论是从建立信用体系，还是防盗防伪，都能够起到关键性提升作用。

关键词： 区块链技术;邮政物流;速递服务;P2P网络;数据结构

中图分类号： U268.6    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.09.008

本文著录格式：杜渐，钱哨. 区块链技术在未来邮政速递业务中的应用研究[J]. 软件，2020，41（09）：3032+71

【Abstract】： There are a number of problems in many cases of courierpost logistics， such as exposure of users' private information， lack of information authenticity， and poor credibility of credit evaluation system， etc. Block chain technology has a natural coupling to the courierpost industry. Analyses a full postal express delivery of goods in the business operation of block chain business model， build the postal service express delivery of a framework model of application block chain technology， analyzes the basic data in the structure of the data storage algorithm， the network layer in the network structure model， and the technical management in the business rule layer logic framework and the transmission mechanism. It is concluded that once the block chain technology is applied to the postal industry， it can play a key role in improving the credit system and anti-theft security.

【Key words】： Block chain technology; Postal logistics; Express service; P2P network; The data structure

0  引言

随着互联网+产业的不断演化，中国邮政速递业近几年实现了爆发式的迅猛发展。从2010年至2018年，邮政速递产业进入快速发展期，截至2016年后整体产业发展逐步趋缓，其根本原因其一是我国巨大的人口红利逐步退却，其二是产业规模已经接近边际效应，行业发展初期的价格恶性竞争以及产业门槛低端化，已经因产业并购逐步形成了品牌效应。这期间用户信息隐私问题、信息安全问题、信息可靠性问题、快递产业链条的可信度问题都是中国邮政速递业需要尽快解决的关键性问题[1-5]。

区块链技术在物流速递产业上的应用可较好的解决上述问题锁带来的风险，全流程的信息共享机制可以确保快递流程的信息不可篡改，同时也确保了整体流程的可追溯，每一环节都可以快速查询物流环节，确保了信息的透明性。另一方面，区块链技术可以将整体邮政快递环节扁平化和去中心化，整体产业不再依托传统金字塔式的分区管理，可以极大降低快递产业的中间环节成本，进而优化产业有效降低运营管理成本，提高整体行业的运营效率。

在2016年底发布的《“十三五”国家信息化规划》中，区块链技术已经被明确作为国家重点产业发展领域被提及并纳入国家发展规划，也是由于区块链技术与下一步国家物联网产业、装备制造供应链产业以及银行、保险等，都将因区块链技术而产生质的产业模式变化。《国家邮政局关于推进邮政业服务“一带一路”建设的指导意见》是近年来国家邮政总局第一次出台的政策性指导意见，明确了未来将把邮政快递业务和区块链等新兴信息技术融合发展，拟定未来开展区块链的产业研究和推广工作，对于整体邮政快递业务的模式创新和拓展制定了扎实的政策基础[6-8]。

1  邮政业速递物流区块链业务模型

一次完整的邮政速递业务中的货物运转，包括很多各环节，其中包括，货物分拣、货物装载、货物运输、货物到达所在城市进行分发，以及速递员最后一公里配送等环节。整体过程中，有多个参与主体，包括发送货物人员，运输工具驾驶员，配送速递员等等。在这样多的不同主体参与的条件下，想迅速快捷得知当前货物状态，是一件很难的事情，传统物流中，物流信息只会在到达各个关键节点的时候更新数据，中间会经历很长的时间跨度，只会显示正在配送中。人们对于自己所购买或即将收到的货物，了解程度仅限于此。监管部门的信息来源于直接承运人，信息的真实、有效性依赖于人[9-11]。

传统物流运输过程与区块链概念具有天然的契合性主要表现在，物流运输的发货、承运、运输、收货环节中，每一次物流过程发生的信息活动都需要广播给其他干系人接收，同样运输活动的整体流程必然组成了活动链条，其去中心化主要体现在不以某官方平台作为组织方，每一干系人的流程活动自然也是全业务流的接收单位，出现任何意外都可数据确认，保证了不可抵赖性，满足了各方跟踪查询、丢失调换、防伪追溯等需要。如图1所示，所有干系人关键指标信息，如服务质量、承运时间、转运路线、接收时间等都将被区块链各方保留。

2  邮政业速递应用区块链技术的一种构架模型

总体技术架构可以分为应用层、业务规则层、区块链算法定义层、网络层和基础数据层的五层构架模型。技术平台可由第三方信息服务提供商提供，监督管理规则由邮政管理部门制定。具体内容和逻辑关系参照图2所示。

2.1  基础数据层

基础数据层本质上就是定义物流区块链的数据存储结构账本，由链式结构算法+区块头+区块体组成，区块头主要包括基础数据结构链式区块之间的加密区块数据（含时间戳、随机生成数、加密哈希值等），区块体包括物流交易环节的具体数据内容信息和物流过程信息[12-15]。见下图3所示。

基础数据结构链式结构算法的核心是去中心化的存储结构，任何物流业务的完整生命周期被视为一个节点，各节点的数据存储结构将同步全网业务干系人的数据存储账本。

其中区块头的数据封装过程是交易数据唯一性的存储过程，包括交易前区块的随机生成数、加密哈希数值、交易时间戳、区块链版本数据、Merkle根，其中的时间戳记录本次物流时间点，Merkle根将把物流交易记录封装在区块头完成数据链式结构的数据查询定位。

区块体内容记录一次物流信息和交易的真实数据内容，其数据的标识ID将与Merkle根进行对应匹配，在确认了区块链的区块头信息基础上，对应于区块体中的物流信息内容部分[16-18]，如下图4所示。

Merkle二叉树是应用于区块体的一种二叉树数据结构算法，该算法的开始起点为第一次交易的叶子节点，每叶子节点为物流运输的关键信息（如货物名称、金额、支付信息、货物所有者、当前运输者等，此处采用较为成熟的SHA256哈希算法）。SHA256哈希算法为双叶子节点算法，因此生成树的叶子节点需为偶数，如果整体区块交易链为单数节点则需要将最后一笔交易区块进行复制，凑成偶数节点形成新的自上而下的双哈希树节点，以此类推构成完整的哈希二叉树至树根，形成Merkle树根作为整个块交易的唯一ID存储于区块头，用于证明工作量。各区块仅需验证Merkle树根而无需校验整個区块交易的合法性，反向查询某个交易节点仅需确认合法性后快速便利二叉树即可。

2.2  网络层

发货人、收货人、运输方、承运方使用个人计算机通过私钥加密后链接进入可信的P2P互联网供应商网络平台，Elastos是专门针对区块链的开源操作系统，通过Elastos可以将用户的日常场景可信的内嵌其中，结合沙箱隔离机制和网络隔离机制开发实现。用户基础信息存储于个人云盘，通过P2P网络实现可信交易服务和区块链服务。国家邮政总局负责对具体邮政速递运营的第三方互联网平台实施监管，区块链技术协议标准和数据规范参照按照国家相关标准执行。如下图所示[19]。见下图5所示。

2.3  业务规则层

业务规则层是定义区块链在运行过程中整体的技术管理逻辑框架，包括委托人激励机制、订单收益分配机制、委托代理合约、哈希算法和语言等，比较具有参考价值的是比特币的PoW 工作量证明机制，或者是以太坊的PoS 权益证明机制都是较为完备的业务层规则逻辑参照。其核心思想是将日常业务、核心管理进行分类处理，如发货人、收货人、运输方、承运方在整体物流运输过程中的数据处理流量是完全不同的，发货人和收货人是业务环节的起点和终点，属于普通节点。考虑到物流数据的存储、计算、数据负担等因素，可采用物流运输的董事会机制决定数据负担的高权限节点，如运输方式整个环节数据负担最大的环节，因此其权重和核心节点数量将远高于其他节点，与此分布式计算将整体提高区块链的计算效率[20-23]。

另一个关键性因素是区块链的传播机制，整个物流运输每一笔运单将形成一个区块并向物流所有干系人传播，这个过程是物流交易数据转换成哈希区块，记录在Merkle根插入区块头并在整个物流运输联盟区块链中进行传播并存储，全网各节点都将受到信息并存储在各个节点的云盘内，从而构成整体去中心计算服务的扁平化P2P网络体系。

3  结论

区块链技术在邮政速递产业上的应用一定程度上可有效解决物流中的用户个人私密信息安全、干系人信息真实性、信用评价体系可信性等问题。在用户隐私安全方面，数据采取分布式存储，使得数据被脱库的风险和影响降低;在信息真实性方面，使用区块链技术需要双方甚至多方的共同确认，且交易信息公开透明，所有的信息都可溯源，一旦查出利用速递进行违法犯罪事件的情况，能够通过完整的信息进行追溯;在信用评价体系完善方面，对各个环节主体的信用评价也能够得以建立，在速递运输的途中，各个主体的所有行为都能够被记录，并且不可篡改，集体维护，可以通过对行为的判定建立一套可信度极高的评价体系，出现问题的主要责任人能够很快的被各干系人知晓。同样，利用区块链技术，能够减少中间成本，一定程度上降低了关于信息维护的人力物力成本。

区块链技术一旦应用于邮政业，将会给行业带来巨大的便捷，区块链技术的信息透明可见的特性，完美契合邮政行业的需求，用户能够清晰的看到自己货物的当前状态，增强了用户对物流整体过程的可信度，提高了购物整体过程的体验感和满意度，对于邮政业资金的流动，也能够起到推进流动的效果。区块链技术的应用较传统的数据存储模式，成本更低，数据的整体分散式存储大大增强了存储效率，同时增强了数据的安全性，对社会运营总成本起到积极的降低效果。另一方面，区块链的应用，能够很好的解决邮政业的信用问题，所有的操作都会对应到相应人员，并且每个人的身份认证都需要大家的共同认可，故无论是从建立信用体系，还是防盗防伪，区块链都能够起到关键性的作用。

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